Сегодня мы будем защищать прошивку на stm32 от считывания кул-хакерцами. Дабы не тянуть резину, вот кусок кода:

#ifdef NDEBUG if (FLASH_GetReadOutProtectionStatus() == RESET) { FLASH_Unlock(); FLASH_ReadOutProtection(ENABLE); FLASH_Lock(); } #endif

Как не сложно догадаться, кусок использует библиотеку от stm. Такой кусок кода использовать очень удобно - контроллер сам устанавливает свою защиту при первом запуске, а первый запуск легко организовать после прошивки. Вот она, свобода от тирании фьюзов!

Да, я знаю, насчет холивора насчет «библиотека vs непосредственное обращение к регистрам». Моя позиция тут такова - если нужна большая скорость, или осталось совсем мало памяти, но нужно непосредственное обращение к регистрам. Если и скорость не важна и памяти много, лучше использовать библиотеку - так программа пишется быстрее и получается более читаемая.

Снять защиту

Контроллер то мы защитили. Но вот беда - нужно поправить нашу программу, а при установленной защите ничего с контроллером сделать нельзя - ни прочитать ни записать. Как снять защиту? Сразу предупреждаю - ребята из ST все сделали правильно и вместе с защитой уничтожается вся прошивка.

Для снятия защиты нам понадобится программа st-link utility. Скачать ее можно .

Запускаем программу и выбираем вот этот пункт, либо просто жмем ctrl-b:

В поле «состояние защиты от чтения выбираем выключено». И нажимаем кнопку Apply:

Вместе с битом защиты стирается и вся память:

Защищайтесь, мы за безопасный эмбед.

Готовую программу надо каким-либо образом запихать в контроллер. Для этого существует множество способов.

JTAG/SWD адаптер
Так как часто для отладки под ARM используется JTAG, то этот метод получается наверное самым популярным. Для этой цели используется какой-либо адаптер. Например я использую так что показывать буду на его примере. Там все просто — подключаешь адаптер к контроллеру стандартным SWD или JTAG шлейфом. Через линии NRST/TDI/TDO/TCK/TMS для JTAG или через SWO/SWOCLK/SWDIO/NRST для SWD режима. На адаптере моей верси CoLinkEX оба эти разьема выведены на одну колодку, так что получается как бы сразу и JTAG и SWD соединение. А там какое надо такое и выбираешь. Особой разницы в отладке/прошивке между ними нет.

Либо используя утилитку CoFlash oт CooCox.com

Чтобы Keil сгенерировал hex файл нужно выставить галочку в опциях проекта.

Формат там такой:

fromelf --bin --output .\имя_будущего_файла.bin .\имя_создаваемого_файла.axf

Ну или, если выходные файлы создаются в какой-либо подпапке, то путь будет включать и эту подпапку

Первичный Bootloader
Если нет JTAG/SWD адаптера, то не беда. Достаточно иметь переходник или так как почти все ARM контроллеры содержат в памяти аппаратно встроенный бутлоадер, позволяющий накатить прошивку. Главное следить за тем, чтобы напряжение на выходе с адаптера совпадало с напряжением питания контроллера, а то можно пожечь входы (FTDI можно запитать от 3.3 вольт. А для работы с RS232 использвоать не MAX232, а MAX3232 — то же самое, но на 3.3 вольта). Я в качестве USB-UART использую свою демоплату с джампером питания выставленным на 3.3 вольта. Питание беру с той же платы.

Вход Boot_0 выставыляю в 1, вход Boot_1 выставляю в 0. Набрасываю на RX1 и TX1 контроллера STM32F103C8 проводочки от RX-TX микрохсемы FTDI

Настраиваем порт, жмем Next

Тут можно посмотреть какие страницы флеша нам доступны на запись. Жмем Next

Для LPC от NXP используется другая утилитка, зовется она Flash Magic — те же яйца, вид сбоку. Разве что может быть для входа в загрузчик надо другие выводы коротить. Это надо в User Manual на LPC уточнять уже.

Mass Storage USB Bootloader
Кроме того, у LPC1343 (у других LPC не встречал) есть одна прикольня фича. Там встроенный загрузчик может работать и по USB. Для этого надо собрать следующую схему:

В противном случае мы, наверное, считаем мусор. А если удалить файл firmware.bin и на ее место записать файл с бинариком новой прошивки, то он вольется во флеш. Усе, не надо больше ничего! Красота! Правда в линухе оно работает не так как надо, дело в том, что линух пишет туда начиная со второго чтоль сектора и в результате Epic Fail. Впрочем, там же есть замечательная утилитка dd которая может скопировать на эту «флешку» файл в точности как надо, с нулевого адреса.

Вторичный бутлоадер
Поскольку я решил зарыться в STM32, то мне тоже захотелось такую вкусняшку как USB boot в режиме mass storage. Забросил идею Владимиру aka RtxOnAir и в результате он, за пару дней, выдал аналогичное решение для STM32F103.

Для загрузки с USB нужна следующая схема:

Транзистор подтягивает линию D+ к питанию и это означает, что на шине кто то появился, заставляя OС компа произвести определение устройства. Можно сделать и по колхозному. Подтянуть D+ через резистор напрямую. Но в этом случае для входа в бут придется передергивать шнур USB, иначе винда не захочет находить устройство. А так контроллер сам дернет вожжу.

Штука у Владимира получилась классная — автоматом определяет все типы кристаллов серии F103, позволяет выбрать любую ногу для передергивания USB шиной. Для входа во вторичный бутлоадер надо выводы Boot_0 и Boot_1 посадить на землю и нажать RESET ну или воткнуть девайс в USB если шина у нас не коммутируемая. Также можно выбирать работу от внутреннего генератора или от внешнего.

Вообще, инструкция явно говорит, что USB может работать только от внешнего кварцевого резонатора, т.к. частота внутреннего нестабильная и вообще кака. Не будем спорить с создателями камня, но у нас наш бутлоадер отлично завелся на HSI и при комнатной температуре отлично работал. Впрочем, стабильность тут явно не на высоте и надо быть осторожным.

Конфигурация бутлоадера
Для конфигурации нашего бута RtxOnAir написал небольшую утилитку:

Запустив которую можно выбрать нужные опции и нажав «Ок» получить сконфигурированный бутлоадер, который надо залить в МК любым вышеуказанным способом. Переключив джамперы Boot0 и Boot1 в режим нормальной работы Boot0=0 Boot1=1 и нажав сброс мы должны увидеть как в системе появится новый USB Mass Storage диск с емкостью равным размеру флеш памяти нашего кристалла за вычетом размеров бутлоадера.

Конфигурация проект под вторичный Bootloader
Поскольку этот бутлоадер распологается в области откуда обычно идет пользовательская прошивка, то в создаваемых под него проектах надо немного сконфигурировать опции линковки и компиляции, чтобы они начинались с области не занятой бутом. Для этого в Keil надо в опции проекта подправить начальный адрес:

После чего файлы прошивки можно банальным копированием загонять в STM32 и никакой программатор или адаптер больше не нужны совсем. Красота же!

Самый простой и доступный способ прошивки STM32 – с помощью бутлоудера , в этой статье мы рассмотрим как это сделать на примере платы miniSTM32F103V .

Для начала давайте разберёмся, что такое бутлоадер или как его ещё называют загрузчик . Загрузчик - это просто программа, которая хранится в определённой секции памяти и может перезаписывать флеш микроконтроллера. Она зашивается при производстве чипа и её нельзя изменить каким-либо образом. Для того чтобы микроконтроллер зашёл в эту секцию памяти, надо вывод BOOT0 подтянуть к питанию, а вывод BOOT1 к земле. На плате эти два вывода находятся возле usb разъема, а подтяжка осуществляется с помощью перемычек.
Ниже приведена таблица, которая определяет с какой области памяти запустится микроконтроллер после сброса, в зависимости от BOOT0 и BOOT1 .

Предположим мы установили перемычки, теперь надо передать загрузчику hex-файл с прошивкой, передавать будем по uart , для этого нам потребуется преобразователь usb-uart .

У меня такой преобразователь сделан на основе микросхемы FT232RL , используя тонкое жало для паяльной станции запаять её очень просто. Методика запайки следующая, первым дело надо прихватить по ножке с двух противоположных углов, затем когда микросхема зафиксирована, пропаять остальные ножки паяльником или феном. И последний штрих, ещё раз пропаиваем ножки, которые запаяли первыми, чтобы снять с них механическое напряжение.

Подключаем переходник usb-uart к компьютеру и в зависимости от того на какой микросхеме он сделан CP2120 или FT232 , устанавливаем соответствующие драйвера. После этого он должен определиться в системе как COM_PORT.

Теперь подключим наш переходник к плате, вывод RX переходника соединяем с выводом MCU_TхD , а вывод ТХ с выводом MCU_RхD . Топология платы, которую выслал продавец, немного отличается от той, что на верхней картинке, выводы для прошивки выведены отдельно и отмечены красными стрелочками.

Далее надо скачать программу, с помощью которой будем связываться с загрузчиком, называется она FLASH LOADER DEMONSTRATOR .

После установки программы выбираем com port, под которым определился наш переходник usb-uart и нажимаем кнопку NEXT, скорость определится автоматически. Если контроллер защищён от считывания, то защиту можно снять, нажав кнопку "Remove Protection" при этом флеш память будет стёрта и соответственно все данные, которые в ней записаны потеряны.

Если контроллер не защищён появится окно изображенное ниже, в нём нажимаем кнопку NEXT.

В следующем окне нужно выбрать, что мы хотим сделать: считать/записать флеш микроконтроллера, стереть её, запретить чтение\запись, нас интересует запись, для этого выбираем файл, который хотим загрузить и нажимаем NEXT.

Опубліковано 09.08.2016

Микроконтроллеры STM32 приобретают все большую популярность благодаря своей мощности, достаточно разнородной периферии, и своей гибкости. Мы начнем изучать , используя бюджетную тестовую плату, стоимость которой не превышает 2 $ (у китайцев). Еще нам понадобится ST-Link программатор, стоимость которого около 2.5 $ (у китайцев). Такие суммы расходов доступны и студентам и школьникам, поэтому именно с такого бюджетного варианта я и предлагаю начать.

Этот микроконтроллер не является самым мощным среди STM32 , но и не самый слабый. Существуют различные платы с STM32 , в томе числе Discovery которые по цене стоят около 20 $. На таких платах почти все то же, что и на нашей плате, плюс программатор. В нашем случае мы будем использовать программатор отдельно.

Микроконтроллер STM32F103C8. Характеристики

• Ядро ARM 32-bit Cortex-M3
• Максимальная частота 72МГц
• 64Кб Флеш память для программ
• 20Кб SRAM памяти
• Питание 2.0 … 3.3В
• 2 x 12-біт АЦП (0 … 3.6В)
• DMA контролер
• 37 входов / выходов толерантных к 5В
• 4 16-розрядних таймера
• 2 watchdog таймера
• I2C – 2 шины
• USART – 3 шины
• SPI – 2 шины
• USB 2.0 full-speed interface
• RTC – встроенные часы

На плате STM32F103C8 доступны

• Выводи портов A0-A12 , B0-B1 , B3-B15 , C13-C15
• Micro-USB через который можно питать плату. На плате присутствует стабилизатор напряжения на 3.3В. Питание 3.3В или 5В можно подавать на соответствующие выводы на плате.
• Кнопка Reset
• Две перемычки BOOT0 и BOOT1 . Будем использовать во время прошивки через UART .
• Два кварца 8Мгц и 32768 Гц. У микроконтроллера есть множитель частоты, поэтому на кварце 8 МГц мы сможем достичь максимальной частоты контроллера 72Мгц.
• Два светодиода. PWR – сигнализирует о подачи питания. PC13 – подключен к выходу C13 .
• Коннектор для программатора ST-Link .

Итак, начнем с того, что попробуем прошить микроконтроллер. Это можно сделать с помощью через USART, или с помощью программатора ST-Link .

Скачать тестовый файл для прошивки можно . Программа мигает светодиодом на плате.

Прошивка STM32 с помощью USB-Uart переходника под Windows

В системной памяти STM32 есть Bootloader . Bootloader записан на этапе производстве и любой микроконтроллер STM32 можно запрограммировать через интерфейс USART с помощью USART-USB переходника. Такие переходники чаще всего изготавливают на базе популярной микросхем FT232RL . Прежде всего подключим переходник к компьютеру и установим драйвера (если требуется). Скачать драйвера можно с сайта производителя FT232RL – ftdichip.com . Надо качать драйвера VCP (virtual com port). После установки драйверов в компьютере должен появиться виртуальный последовательный порт.

Подключаем RX и TX выходы к соответствующим выводам USART1 микроконтроллера. RX переходника подключаем к TX микроконтроллера (A9). TX переходника подключаем к RX микроконтроллера (A10). Поскольку USART-USB имеет выходы питания 3.3В подадим питания на плату от него.

Чтобы перевести микроконтроллер в режим программирования, надо установить выводы BOOT0 и BOOT1 в нужное состояние и перезагрузить его кнопкой Reset или выключить и включить питание микроконтроллера. Для этого у нас есть перемычки. Различные комбинации загоняют микроконтроллер в различные режимы. Нас интересует только один режим. Для этого у микроконтроллера на выводе BOOT0 должно быть логическая единица, а на выводе BOOT1 – логический ноль. На плате это следующее положение перемычек:

После нажатия кнопки Reset или отключения и подключения питания, микроконтроллер должен перейти в режим программирования.

Программное обеспечение для прошивки

Если используем USB-UART переходник, имя порта буде примерно такое /dev/ttyUSB0

Получить информацию о чипе

Результат:

Читаем с чипа в файл dump.bin

sudo stm32flash -r dump.bin /dev/ttyUSB0

Пишем в чип

sudo stm32flash -w dump.bin -v -g 0x0 /dev/ttyUSB0

Результат:

Stm32flash 0.4 http://stm32flash.googlecode.com/ Using Parser: Raw BINARY Interface serial_posix: 57600 8E1 Version: 0x22 Option 1: 0x00 Option 2: 0x00 Device ID: 0x0410 (Medium-density) - RAM: 20KiB (512b reserved by bootloader) - Flash: 128KiB (sector size: 4x1024) - Option RAM: 16b - System RAM: 2KiB Write to memory Erasing memory Wrote and verified address 0x08012900 (100.00%) Done. Starting execution at address 0x08000000... done.

Прошивка STM32 с помощью ST-Link программатора под Windows

При использовании программатора ST-Link выводы BOOT0 и BOOT1 не используются и должны стоять в стандартном положении для нормальной работы контроллера.

(Книжка на русском языке)

Маркировка STM32

Device family	Product type	Device subfamily	Pin count	Flash memory size	Package	Temperature range
STM32 = ARM-based 32-bit microcontroller	F = General-purpose L = Ultra-low-power TS = TouchScreen W = wireless system-on-chip	60 = multitouch resistive 103 = performance line	F = 20 pins G = 28 pins K = 32 pins T = 36 pins H = 40 pins C = 48/49 pins R = 64 pins O = 90 pins V = 100 pins Z = 144 pins I = 176 pins B = 208 pins N = 216 pins	4 = 16 Kbytes of Flash memory 6 = 32 Kbytes of Flash memory 8 = 64 Kbytes of Flash memory B = 128 Kbytes of Flash memory Z = 192 Kbytes of Flash memory C = 256 Kbytes of Flash memory D = 384 Kbytes of Flash memory E = 512 Kbytes of Flash memory F = 768 Kbytes of Flash memory G = 1024 Kbytes of Flash memory I = 2048 Kbytes of Flash memory	H = UFBGA N = TFBGA P = TSSOP T = LQFP U = V/UFQFPN Y = WLCSP	6 = Industrial temperature range, –40…+85 °C. 7 = Industrial temperature range, -40…+ 105 °C.
STM32	F	103	C	8	T	6

Как снять защиту от записи / чтения?

Если вы получили плату с STM32F103, а программатор ее не видит, это означает, что китайцы защитили Флеш память микроконтроллера. Вопрос “зачем?” оставим без внимания. Чтобы снять блокировку, подключим UART переходник, будем программировать через него. Выставляем перемычки для программирования и поехали:

Я это буду делать из под Ubuntu с помощью утилиты stm32flash.

1. Проверяем видно ли микроконтроллер:

Sudo stm32flash /dev/ttyUSB0

Должны получить что-то такое:

Stm32flash 0.4 http://stm32flash.googlecode.com/ Interface serial_posix: 57600 8E1 Version: 0x22 Option 1: 0x00 Option 2: 0x00 Device ID: 0x0410 (Medium-density) - RAM: 20KiB (512b reserved by bootloader) - Flash: 128KiB (sector size: 4x1024) - Option RAM: 16b - System RAM: 2KiB

2. Снимаем защиту от чтения а затем от записи:

Sudo stm32flash -k /dev/ttyUSB0 stm32flash 0.4 http://stm32flash.googlecode.com/ Interface serial_posix: 57600 8E1 Version: 0x22 Option 1: 0x00 Option 2: 0x00 Device ID: 0x0410 (Medium-density) - RAM: 20KiB (512b reserved by bootloader) - Flash: 128KiB (sector size: 4x1024) - Option RAM: 16b - System RAM: 2KiB Read-UnProtecting flash Done. sudo stm32flash -u /dev/ttyUSB0 stm32flash 0.4 http://stm32flash.googlecode.com/ Interface serial_posix: 57600 8E1 Version: 0x22 Option 1: 0x00 Option 2: 0x00 Device ID: 0x0410 (Medium-density) - RAM: 20KiB (512b reserved by bootloader) - Flash: 128KiB (sector size: 4x1024) - Option RAM: 16b - System RAM: 2KiB Write-unprotecting flash Done.

Теперь можно нормально работать с микроконтроллером.

Мало кто знает, а в особенности те, кто только начинает изучать микроконтроллеры STM32, что их можно запрограммировать не имея специального программатора. Необходимо лишь выбрать режим загрузки контроллера через встроенный загрузчик, подключитьcя через UART и записать необходимый код.

Теперь обо всем подробнее. Большая часть контроллеров STM32 имеет встроенный (нестираемый) загрузчик в специальной области памяти, который работает по протоколам UART, SPI, I2C и CAN. Конечно же проще всего работать через UART, т.к. он есть почти у каждого, кто имеет дела с электроникой, поэтому его и будем рассматривать.

Выбор области памяти, из которой осуществляется загрузка контроллера осуществляется подачей низкого или высокого уровня на ножки BOOTx (может быть как одна, так и несколько). Подробнее о том, как выбрать загрузчик на конкретном контроллере указано в AN2606. Так же в AN2606 указано, какой интерфейс контроллера можно использовать для программирования. Еще, чтобы записать код в контроллер, потребуется небольшая программка с сайта ST, которая называется STM32 FlashLoader Demonstrator.

Ну и чтобы понять, как эти знания использовать, запрограммируем плату с STM32F103C8T6B на борту.

На плате имеются джамперы для установки режима загрузки контроллера. К сожалению они не подписаны, поэтому смотрим на фото выше и устанавливаем их так же. Установка джамперов BOOT0 в "1" и BOOT1 в "0" активируют встроенный загрузчик, как сказано в AN2606. Теперь можно подключить питание, а так же сигнальные линии RX и TX. Не стоит забывать о том, что линии RX и TX подключаются перекрестно:

RX <---> TX

TX <---> RX

Далее запускаем программу FlashLoader Demonstrator. выбираем нужный COM-порт и жмем далее. Если все подключено верно, то получаем сообщение о том, что подключенный контроллер имеет 64 кБ памяти и не имеет защиты от чтения.

Жмем далее. Открывается лист с имеющимися в контроллере страницами памяти, он нас не интересует, снова жмем далее. Открывается страница с возможностью выбора действий над контроллером:

• Erase (стереть)
• Download to device (загрузить прошивку в МК)
• Upload from device (считать прошивку из МК)
• Enable/Disable Flash protection (включить/отключить защиту флеш памяти)
• Edit option bytes (редактирование защиты памяти)

Жмем на три точки, выбираем наш файл "test_stm.hex", ставим галочку возле "Verify aster download" для проверки правильности загрузки, а так же "Jump to the user program", чтобы МК сразу начал выполнять загруженную программу по окончании процесса загрузки.